1089MW核電機組主盤車邏輯分析優化

劉本帥 劉慧杰 龔帥 任旭東

中圖分類號：TM623 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2019）4-189-02

摘 要 核電汽輪發電機組盤車裝置的主要作用是用于機組停機后盤車，使轉子連續轉動，避免因汽缸自然冷卻造成上、下缸溫差使轉子彎曲；機組沖轉前盤車，使轉子連續轉動24H以上，避免因閥門漏氣汽封送汽等因素造成的溫差使轉子彎曲，盤車的同時還還可發現轉子是否彎曲，以及是否出現動靜碰磨現象，較長時間的連續盤車可以消除因機組長期停運或存放等其他原因引起的轉子非永久性彎曲。盤車的正常啟動和停運對機組的安全至關重要，本文通過對比分析及在歷次處理盤車故障的基礎上，同時針對因盤車投退不到位，需要多專業多部門及時進行保駕及處理，現場待命響應時間久等問題，對主盤車邏輯進行優化分析，可避免由于盤車無法順利投運造成轉子彎曲，威脅機組安全，甚至造成重大經濟損失等問題。

關鍵詞 盤車 故障 邏輯優化

一、前言

1089MW核電機組主盤車自動裝置，確保機組在沖轉前或停機后，轉子能連續轉動，保證轉子受熱均勻，避免轉子因溫差造成變形。較長時間的聯系盤車還可以消除機組長期停運和存放或其他原因引起的轉子非永久性彎曲。主盤車以電動機為動力，經過液力撓性聯軸器和蝸桿減速器傳遞扭矩到離合器的小齒輪，小齒輪與汽輪發電機組的軸系前端主盤車大齒輪嚙合，進入盤車狀態。該小齒輪沿軸向移動與大齒輪嚙合或脫離，使盤車裝置投入或脫離。

（一）主盤車結構

主盤車主要由三部分組成：輸入部分、輸出部分、滑動部分。

1.輸入部分包括：盤車電機、聯軸器、蝸桿、渦輪，通過蝸桿帶動渦輪轉動，減速比為29.5：1實現減速。2.滑動部分：通過帶有螺旋滑到的盤車軸帶動軸上的嚙合齒輪實現。3.輸出部分：盤車大齒輪安裝在高中壓轉子端部，通過與離合器小齒輪的嚙合帶動轉子轉動。4.液壓聯軸器配備有2級溫度報警，有效保護汽輪機轉子、軸承、盤車電機不會過載導致損壞。5.盤車電機：為西門子三相電機，額定電壓：380V額定電流：91A；轉速：738rpm；電加熱器：109W/220V。

（二）主盤車嚙合時序

1.汽機靜止狀態的嚙合過程。

（1）在主控選擇啟動盤車運行后，當轉速控制設備檢測到整個軸系靜止時，接通電磁閥。電磁閥得電，潤滑油壓推動離合器小齒輪朝與汽機大齒輪方向軸向運動。（2）如果小齒輪的相位齒輪未進入末端結合點，小齒輪繼續旋轉若干角度直到與大齒輪嚙合。（3）盤車電機啟動。（4）離合器部分嚙合，電磁閥斷電。（5）電機減速蝸桿帶動小齒輪轉動，通過內部的螺旋花鍵軌道實現小齒輪的完全嚙合。

2.汽機靜止狀態的嚙合過程。

（1）轉速檢測器P1卡件檢測到汽機轉速高于盤車，盤車電機啟動。（2）轉速檢測器P1卡件檢測到汽機大軸轉速減速到盤車轉速時，并且與轉速檢測器P2卡件相同后，電磁閥001EL得電開啟。（3）小齒輪的相位齒與大齒輪初步嚙合后電磁閥斷電，動力油壓消失，小齒輪靠內部機械裝置旋轉至與汽機大軸完全嚙合。（4）汽機大軸由盤車帶動在盤車轉速。

二、主盤車邏輯優化

（一）主盤車邏輯故障背景

1.2015.04月福清核電2號機組盤車啟動過程中，P1卡件出現E14報警主盤車投運失敗。2.2016.08月福清核電3號機組盤車啟動過程中數次出現E14報警，主盤車投運失敗。3.2016.9月福清核電3號機組在執行停機停堆試驗過程中汽機轉速下降到盤車轉速時3GGR001AR上出現E1故障報警主盤車投運失敗。

（二）主盤車優化前邏輯復位方式

根據現有邏輯在主盤車啟動過程中P1卡件會偶發出現E1、E14等故障報警，直接威脅主盤車的順利啟動威脅機組安全，主盤車在故障時會在P1顯示屏出現故障代碼幫助診斷故障信息，同時向主控室發送故障信號。

主盤車常見故障代碼如下：

E1 接通時ETG 已經選擇。故障：接通小齒輪離合器控制器之前，必須將ETG 選擇為OFF。

E2，n 小齒輪控制器硬件/軟件故障。故障：SSS 小齒輪離合器控制器內部有故障。

E3，n 安全蓋拆除。故障：電動機上的安全蓋沒有到位。

E4，n 轉子轉速不一致。故障：P2 轉子轉速計讀數為零，而P1 轉速計卻顯示在旋轉。

E5，n 轉子轉速不一致。故障：P1 轉子轉速計讀數為零，而P2 轉速計卻顯示在旋轉。

E6，n ETG 電動機沒有正確運行。故障：沒有用小齒輪離合器控制器選擇 ETG 小齒輪，但ETG 小齒輪在旋轉。

E7 從停止狀態嚙合錯誤。故障：從停止序列進行嚙合期間，電動機啟動后小齒輪沒有完全嚙合。

E8 轉子不轉動。故障：從停止狀態進行嚙合期間，轉子在電動機啟動后規定期限內沒有旋轉。

E9 高速嚙合期間小齒輪不旋轉。故障：高速嚙合期間，在電動機啟動后規定期限內小齒輪沒有按照正確轉速旋轉。

E10 高速嚙合錯誤。故障：高速嚙合期間，P2 轉速計示出轉子轉速提高超過了預定限值。

E11高速嚙合錯誤。故障：高速嚙合期間，P1 轉速計示出轉子轉速提高超過了預定限值。

E12未用。

E13 高速嚙合錯誤。故障：高速嚙合期間，在電磁閥運行后規定期限內，小齒輪沒有嚙合。

E14電機耦合器故障。故障：耦合器超溫，或未旋轉。

在操作員發送啟動命令后，如啟動信號未反饋至DCS或電機停運信號未消失則由于狀態不一致會出現GGR662KA故障DIST報警，由于故障報警的存在此時操作員無法點擊盤車電機本體進行停運主盤車進而無法發送任何命令。優化前的故障復位操作步驟如下：

1.就地確認主盤車電機003MO已經停運，若主盤車電機未停運，則就地停運盤車電機。

2.在工程師站復位主盤車故障。

3.在盤車就地控制柜復位盤車故障，確認P1/P2/P3卡件狀態正常，無報警出現。

4.主控操作員 再次啟動盤車。根據現有經驗主盤車邏輯故障一般發生在電磁閥斷電后，此時離合器小齒輪已經與盤車大齒輪進行了初步的嚙合，制約輔助盤車的啟動，此時需要逆時針方向旋轉盤車電機聯軸器使小齒輪脫限位信號觸發，如果主盤車電機聯軸器逆時針旋轉不能使主盤車脫限位信號觸發，則需要機械人員打開前箱人孔，借助人力手動推動離合器小齒輪至退出位直至002SM信號觸發，此時再次啟動輔助盤車。而行車盤車啟動則需要更復雜的人力物力，首先儀控需要拆掉低發（6-7瓦）聯軸器上GME315MV振動探頭，機械人員拆除聯軸器罩殼，使用鋼絲繩進行盤車，每半小時旋轉180°。

（三）主盤車邏輯優化方案

綜上所述，主盤車故障后由于DIST報警的存在導致操作員無法發送盤車的相關命令，為了解決這個問題考慮首先將DIST故障命令復位，然后再重新發送啟動盤車命令。

根據現有邏輯對主盤車控制邏輯進行優化，在GGR003MO控制邏輯中，盤車報警GGR701SY觸發后，主控通過點擊GGR005KG故障手動停運功能按鈕，停運主盤車電機，復位 DIST故障報警，同時復位主盤車GGR003MO啟動命令，同時為了避免盤車啟動后現場偶發GGR701SY故障報警，操作員點擊GGR005KG使主盤車意外停運，復位邏輯中增加主盤車“OFF”反饋。

主盤車邏輯優化后復位步驟如下：

1.主控室操作員確認盤車電機停運，如若盤車電機運行，就地手動停運盤車電機。2.確認主控室GGR701SY觸發。3.確認主盤車“OFF”反饋存在。4.主控點擊GGR005KG消除“DIST”故障。5.就地復位卡件故障。6.主控室重新投入盤車，確認盤車啟動成功。

三、結語

盤車系統作為汽輪發電機組重要設備之一，其能否正常投運關系到整個汽輪發電機組相關設備的安全，關系到機組是否能夠停運或啟動，本文從歷次盤車故障情況下需要多專業多部門配合進行復位的角度出發，結合現場實際對盤車邏輯進行優化，優化后可以大大降低在機組緊急停機情況缺少專業人員保駕情況下，如盤車不能順利啟動的情況操作員可直接復位故障重新啟動盤車，有效降低汽輪發電機組大軸彎曲風險。

參考文獻：

[1] 陶功新.設備運行維護手冊主盤車裝置[M].東方汽輪機有限公司，2015-04-15.

[2] 羅賢龍等.1、2號機主輔盤車故障統計及原因分析報告[R].